Un team di scienziati, con il prezioso sostegno dei National Institutes of Health (NIH), ha compiuto un passo da gigante nel campo delle neuroscienze, sviluppando un innovativo sistema di imaging cerebrale a risoluzione estremamente elevata: lo scanner MRI umano Connectome 2.0.
Questa tecnologia all’avanguardia è in grado di ricostruire dettagliatamente le microscopiche strutture cerebrali che subiscono alterazioni in presenza di disturbi neurologici e neuropsichiatrici. Si tratta di un progresso notevole rispetto ai tradizionali scanner a risonanza magnetica (RM), i quali non possiedono la capacità di visualizzare queste minuscole ma clinicamente fondamentali strutture.
Rivoluzione nell’imaging cerebrale: lo scanner MRI umano Connectome 2.0
Un team di scienziati, con il prezioso sostegno dei National Institutes of Health (NIH), ha compiuto un passo da gigante nel campo delle neuroscienze, sviluppando un innovativo sistema di imaging cerebrale a risoluzione estremamente elevata. Questa tecnologia all’avanguardia è in grado di ricostruire dettagliatamente le microscopiche strutture cerebrali che subiscono alterazioni in presenza di disturbi neurologici e neuropsichiatrici. Si tratta di un progresso notevole rispetto ai tradizionali scanner a risonanza magnetica (RM), i quali non possiedono la capacità di visualizzare queste minuscole ma clinicamente fondamentali strutture.
Lo scanner MRI umano Connectome 2.0, risolve un ostacolo di lunga data per i neuroscienziati. Il suo sviluppo permette di superare la sfida di connettere tra loro le diverse regioni cerebrali e di analizzare quelle piccole strutture essenziali per definire il “connettoma”, ovvero la complessa rete di connessioni strutturali tra i vari nodi del sistema nervoso. La peculiarità di questo sistema risiede nella sua capacità di eseguire questa analisi cruciale in modo non invasivo su esseri umani viventi.
John Ngai, Direttore della Brain Research Through Advancing Innovative Neurotechnologies® Initiative (BRAIN Initiative®) del NIH, ha sottolineato l’importanza di questa scoperta. Egli ha affermato che questa ricerca rappresenta un balzo in avanti rivoluzionario nell’imaging cerebrale, espandendo i confini di ciò che è possibile osservare e comprendere del cervello umano vivente a livello cellulare. Lo sviluppo di questo nuovo scanner getta le basi essenziali per l’obiettivo finale del programma BRAIN CONNECTS: arrivare a sviluppare un vero e proprio schema elettrico completo del cervello umano, aprendo nuove prospettive per la diagnosi e il trattamento delle patologie neurologiche.
L’innovazione dello scanner MRI umano Connectome 2.0: ecco i dettagli
Il nuovo scanner Connectome 2.0 si distingue per le sue caratteristiche innovative che segnano un punto di svolta nell’imaging cerebrale. Questo sistema è particolarmente avanzato per due ragioni fondamentali: è stato progettato per adattarsi perfettamente alla testa di individui viventi e possiede un numero di canali di acquisizione significativamente maggiore rispetto ai tradizionali sistemi di risonanza magnetica.
Questi progressi tecnologici potenziano enormemente il rapporto segnale/rumore del sistema, producendo immagini delle strutture cerebrali biologiche con una nitidezza senza precedenti. Questi aggiornamenti tecnici offriranno agli scienziati la capacità di mappare le fibre cerebrali umane e l’architettura cellulare con una precisione quasi micrometrica. Questo livello di dettaglio è cruciale per studiare come cambiamenti sottili a livello cellulare e delle connessioni siano correlati a processi cognitivi, comportamenti e diverse patologie.
In un passo fondamentale, il team di ricerca ha dimostrato che lo scanner è sicuro per l’uso su volontari sani. Le scansioni hanno rivelato differenze microstrutturali sottili, come il diametro assonale individuale o le dimensioni cellulari, tra i cervelli dei singoli soggetti. Prima dell’avvento di questo nuovo sistema, l’osservazione di tali dettagli era possibile solo attraverso studi post-mortem o su modelli animali, rendendo questo strumento un vero e proprio apripista per la ricerca in vivo
La dottoressa Susie Huang, autrice senior del Dipartimento di Radiologia del Mass General Hospital, ha chiarito l’ambizione dietro lo sviluppo di questo scanner. Il loro obiettivo, ha affermato, era costruire una piattaforma di imaging capace di coprire diverse scale, dalle singole cellule ai circuiti complessi. Questo nuovo strumento rappresenta una risorsa potente sia per i ricercatori che per i medici, offrendo loro la possibilità di studiare l’architettura cerebrale in condizioni di salute e malattia in tempo reale.
Questo lavoro innovativo costituisce un passo cruciale verso la creazione di un diagramma completo del “cablaggio” cerebrale. Un simile risultato richiede approcci innovativi per mappare il cervello a scale diverse: sia a livello delle vaste regioni e dei circuiti cerebrali, sia a quello delle piccole cellule e delle loro connessioni. Inoltre, questa tecnologia apre la strada a futuri progressi nella neuroscienza di precisione. In questo ambito, la stimolazione cerebrale non invasiva potrebbe essere personalizzata per trattare specifici disturbi cerebrali, adattandosi ai circuiti cerebrali unici di ogni individuo.
Questa ricerca è stata finanziata in parte dalla BRAIN Initiative®, un’iniziativa fondamentale che sostiene il programma BRAIN Initiative Connectivity Across Scales (BRAIN CONNECTS). Quest’ultimo mira a sviluppare le capacità di ricerca e le competenze tecniche necessarie per generare diagrammi di cablaggio che possano coprire interi cervelli su più scale.
È importante notare che The Brain Research Through Advancing Innovative Neurotechnologies® Initiative e The BRAIN Initiative® sono marchi registrati del Dipartimento della Salute e dei Servizi Umani degli Stati Uniti. La NIH BRAIN Initiative, una collaborazione multidisciplinare che coinvolge 10 Istituti e Centri NIH, si trova in una posizione unica per promuovere scoperte trasversali nel campo delle neuroscienze, rivoluzionando la nostra comprensione del cervello umano.
La BRAIN Initiative®: accelerare la comprensione del cervello
La BRAIN Initiative® gioca un ruolo cruciale nell’accelerare lo sviluppo e l’applicazione di neurotecnologie all’avanguardia. Questa iniziativa permette ai ricercatori di raggiungere una comprensione del cervello a un livello di dettaglio mai visto prima, sia in condizioni di salute che di malattia. Questo progresso è fondamentale per migliorare le strategie di trattamento, prevenzione e cura dei disturbi cerebrali. La BRAIN Initiative opera attraverso una vasta rete multidisciplinare di partner, che include sia enti federali che non federali, le cui missioni e i loro attuali progetti di ricerca si allineano perfettamente agli obiettivi dell’iniziativa stessa.
Per comprendere appieno l’impatto della BRAIN Initiative, è essenziale conoscere il ruolo dei National Institutes of Health (NIH). Il NIH rappresenta l’agenzia nazionale per la ricerca medica negli Stati Uniti. Comprende ben 27 istituti e centri ed è parte integrante del Dipartimento della Salute e dei Servizi Umani degli Stati Uniti. Il NIH è riconosciuto come la principale agenzia federale incaricata di condurre e supportare la ricerca medica, spaziando dalla ricerca di base a quella clinica e traslazionale. La sua missione è studiare le cause, sviluppare trattamenti e trovare cure per un’ampia gamma di malattie, sia comuni che rare, contribuendo in modo significativo al progresso della salute umana.
Lo studio è stato pubblicato su Nature Biomedical Engineering.
